RS-232串行通信消除干扰噪声的设计方法

一个电源。图2显示了两个绝缘的RS-232接口。每个接口使用一个双电源，如图1所示。在这个电源中一个变压器将220 V交流电转变成两个次级线圈中的低电压。一个线圈为计算机或者其他连接到光隔离器的设备端的电路提供电压。另一个线圈为RS—232接口提供电压。每个电源有它自己的接地线，并且这些接地线必须和一个大地地线、底盘或者信号地线没有共同的连接。这个接口可以使用两个完全分开的电源或者输出没有共享一个通用地线的电池，而不是有两个线圈的一个电源。如何掌握一个直流电源是否与大地地线绝缘了呢?在大多数用线电压供电的直流电源中，一个变压器将线电压降压到一个较低的数值，其他元件整流、过滤和调节这个电压的输出到一个稳定的直流电压值。在变压器的主线圈和副线圈之间需要的唯一的连接是主线圈中有电流流动时产生的磁耦合。这样，这个变压器就能够将电源输出与线电压导线和安全地线绝缘。实际上，有的数字电路电源的输出没有连接到安全地线。在输出端，因为电压很低，稳压器限制了电流，如果电路试图产生大的电流，一根保险丝就将电路断开。


　
在其他电源中，输出的接地末端连接到一个安全地，打破了这个绝缘。结果就是和其他还连接到安全地或者大地地线的电路的共享接地线。即使是这些电路处于不同的建筑中或者相距数千英尺，它们之间也可能存在一个连接。

有两线电源插座的电源可能看上去没有安全地线连接，但是零线在外接电路插入电源的时候，是连接到安全地线的。这个电源的输出只有在它的接地线没有和零线相连的时候才是绝缘的。

对于含有变压器的电源而言，可以用一个欧姆表来查看这个输出是否和安全地线绝缘。利用电源，量测在电源的安全地和这个直流输出的接地线末端之间的阻抗。如果这个欧姆表显示有连接，就表示没有绝缘。在电源内部、零线和安全地线应该没有连接。也可以用欧姆表验证这一点。

有的电源不使用变压器，它们仅仅是直接整流，降低和过滤线电压。在这种情况下，输出就没有与大地地线绝缘。即使是电源插座没有安全地线引脚，在外接电路插入电源的时候，零线也是连接到安全地线的。

3采用光电隔离器

光隔离器穿过一个隔离的屏障来传输信号。一个光隔离器由一个与光敏电阻耦合的发光二极管构成。流过发光二极管的电流使得它以可见光或者红外线的方式释放能量。这些能量将这个光敏电阻打开，导致在这个电阻的发射极和集电极之间的低阻抗。这个发光二极管的基极可以留着没有连接。从基极到发射极加入一个电阻可以导致更快的开关速度，但是输出电流更低。

图2的接口使用了6N1398光隔离器，它是设计用来和LSTTL逻辑直接连接的。它们的增益很高达400％，但一个发光二极管的电流只有0.5 mA。在TTL到RS-232电路中，在74LSl4转换器的引脚3的一个逻辑低电平使得电流流过这个发光二极管，这就打开了相应的光敏电阻，使得它的集电极处于低电平。这个MAX233将这个信号反向，然后发送一个正的RS-232电压。

在74LSl4引脚3的逻辑高电平关闭这个发光二极管和光敏电阻。MAX233位于引脚2的内部上拉电阻产生一个负的RS—232电压。

光隔离器在另一个方向上也是以类似的方式工作。一个负的RS-232输入使得MAX233输出一个逻辑高电平。这个逻辑高电平将发光二极管和光敏电阻打开，导致在74LSl4的引脚1的逻辑低电平和引脚2的逻辑高电平。一个正的RS-232输入导致MAX233输出一个逻辑低电平。这个逻辑低电平关闭这个发光二极管和光敏电阻。一个上拉电阻将74LSl4的引脚l拉到高电平，导致在引脚2处出现逻辑低电平。

RS-232到RS-232电路显示了怎样通过使用一个RS-232输出来直接驱动一个发光二极管来绝缘一个现有的，未绝缘的RS-232接口。当RS-232电压为正的时候，这个发光二极管打开，并且这个绝缘的RS-232输出也是正的。当这个未绝缘的输出为负的时候，这个发光二极管关闭，并且一个二极管将这个电压限制在大约-07 V。在另一个方向上，电路类似于它上边的电路，除了因为这个未绝缘RS-232已经将信号反向，因而不需要一个LS74系列的反向器以外。



图2光耦合器从TTL到RS-232或从现有的RS-232到一个绝缘的RS-232形成一个绝缘的接口

对于最底下电路的VCCl，如果没有其他用途的话，可以在DTR或者RTS使用一个正的输出。这个电路在VCCl这一边的电缆应该较短。光敏电阻的开关时间是几微秒，这个时间长度不会在数据传输速度为20 kb/s或者更低的时候导致任何问题。对于更快的波特率，应该寻找一个开关时间为这个位宽度的1/10或者更短的发光二极管。

另一个实现绝缘接口的方法是为接口的RS-232—端使用一个独立的、绝缘的+12 V电源。这也使能够使用较便宜的1488／9驱动器和接收器。

此外，可以选用Max252接口，Max252是一个在一个单一的封装里的完整的、绝缘的RS-232接口。这个芯片包括一个石英谐振器和一个微型的变压器，这个变压器从芯片的5 V电源产生一个隔离的电源。它还有两个光隔离的驱动器／接收器对。

绝缘连接的另一种方式是使用光纤电缆来取代铜导线。光纤有很多优点，它们对接地噪声和电磁干扰有抵抗力，并且自身不产生电磁干扰。光纤电缆往往可以在1～2.5 mil之后才需要使用转发器。